9.2 外部语言接口编程

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2023-12-01

9.2 外部语言接口编程

9.2.1 语言接口介绍

Vim 支持其他诸多语言接口。这意味着，你不仅可以写 VimL 脚本，也可以使用被支持的语言脚本。这就相当于在 vim 中内嵌了另一种语言的解释器。当然你不能完全像其他语言的解释器来使用 vim ，毕竟还是遵守 vim 制定的一些规范，那就是 vim 为该语言提供的接口。

在 Vim 帮助首页，专门有一段 Interfaces 的目录，列出了 Vim 所支持的语言接口，大都以 if_lang.txt 命名，其中 lang 后缀指某个具体的（脚本）语言。笔者较熟悉的脚本语言有 lua、python、perl ，而其他如 ruby、tcl 较少了解。因而在本章打算简要介绍下 if_lua if_python 与 if_perl 这几个语言接口。（因 python 有两个版本，故在帮助文档中其实用 if_pyth.txt 命名，避免 python 狭义地指 python2，不过本文仍习惯使用 python 统称）

一些功能复杂的插件，为了规避 VimL 语言的不足，都倾向于按语言接口采用其他语言来完成一部分或主要功能。比如，unite 就采用了 if_lua 接口，后来的升级版 denite 则采用 if_python 接口，另外推荐一个插件 LeaderF 也是用 if_python 写的。这都是不错的实际项目源码，想深入学习的可以参考。

不过采用 if_perl 接口的现代插件较少，笔者鲜有看到。但是笔者偏爱 perl ，所以在本章剩余篇幅将重点以 if_perl 为主，也算略微弥补一点空白。而且， Vim 为各语言提供的接口大同小异，思路是一致的。介绍一种语言接口，也期望读者能举一反三。真要用好某种语言接口，除了要仔细学习 vim 相关的 if_lang.txt 文档，还需要对目标语言掌握良好，才能方便地在两种环境中来回游弋。

9.2.2 自定义编译 vim 支持语言接口

默认安装的 vim 一般不支持语言接口，需要自己重新从源码编译安装。这也其实很简单，只要修改一些编译配置即可。首先从 vim 官网或其 github 镜像下载源代码包，解压后进入 src/ 子目录， vi Makefile 查找并取消如下几行注释：

CONF_OPT_LUA = --enable-luainterp
CONF_OPT_PERL = --enable-perlinterp
CONF_OPT_PYTHON = --enable-pythoninterp

原来这几行是被 # 注释的，表示相关语言接口是被禁用的，你所需做的只是删去 # 符号启用功能。当然每个语言接口在 Makefile 都提供了好几个不同的（被注释）选项备用，各有不同的含义，典型的如动态链接或静态链接。上面示例是打开静态链接编译选项，含 =dynamic 的表示动态链接编译选项。你只需打开（取消注释）其中一条选项，一般建议用静态链接编译。动态链接只是减少最后编译出的 vim 程序的大小，或许也略微减少 vim 运行时所需的内存。在硬盘与内存都便宜的情况下，这都不算问题，用静态链接可减少依赖，避免版本不兼容的麻烦。

不过 python 语言接口分 python2 与 python3 两个选项，它们既像一个语言又像两个语言。打开 python3 接口的编译选项是 --enable-python3interp 。注意，你不能同时打开 python2 与 python3 的静态编译选项，如果想同时支持，只能都用动态链接编译选项。除非你有绝对理由想同时使用 python2 与 python3 ，还是建议你只使用其中之一。而且 python2 都是历史原因，以后的趋势都应该都是转向 python3 。

在自定义安装 vim 时，还有个选项推荐打开，就是安装到个人家目录下，不安装到系统默认的路径下，也就不影响系统其他用户使用的 vim 。只要指定 prefix 即可，一般也就是打开（取消注释）如下这行：

prefix = $(HOME)

然后，就可以按 Unix/Linux 源码编译安装程序的标准三部曲执行如下命令了：

$ configure
$ make
$ make install

如果你运气足够好，应该直接 make 成功的。如果 make 失败，最可能的原因是系统没有安装相应的语言开发包，请用系统包管理工具（yum 或 apt-get）安装语言开发包，如 perl-dev ，注意有些系统为语言开发包名的命名后缀不同，也可能是 perl-devel 。安装好了所需语言开发包（及可能的其他依赖），再重新 confire make 应该就能成功了。

在编译成功之后，make install 安装之前，最好检查一下新编译的 vim 是否满足你所需的特性。执行如下命令：

$ ./vim --version

在 vim 命令之前添加 ./ 表示使用当前目录（src/ 编译时目录）的 vim 程序，否则可能会查找到系统原来的 vim 程序。如果打印的版本信息，包含 +perl （或 +lua +python），就表示成功编进了相应的语言接口。当然，你也可以直接不带参数地启动 ./vim 体验一下，并可在 vim 的命令行查看如下命令的输出：

: version
: echo has('perl')
: echo has('python')
: echo has('python3')

:version 命令与 shell 命令参数 --version 的输出基本类似。has() 函数用于检测当前 vim 是否支持某项特性，如果支持返回真值（1），否则假值（0）。 has() 函数也经常用于 VimL 脚本尤其是插件开发中，为了兼容性判断，根据是否支持某项特性执行不同的代码。

确认无误后，就可以 make install 安装。所谓安装也不外是将刚才编译好的 vim 程序及其他运行时文件与手册页等文件，复制到相应的目录中。安装的根目录取决于之前 $prefix 选项，如果按之前指导选择了 $(HOME) ，那 vim 就人安装到 ~/bin/vim 中。一般建议将个人家目录下的 ~/bin 添加到环境变量 $PATH 之前，这样在 shell 启动命令时，首先查找 ~/bin 目录下的程序。

当然了，在你决定手动编译 vim 之前，最好在目前默认使用的 vim 中用 :version 与 has() 检测下它是否已经支持相应的特性了，如果已经支持，那就可跳过这里介绍的手动编译流程程了。

9.2.3 语言接口的基本命令

测试某个语言接口是否真的能正常工作，也可直接以相应语言名作为 vim 的命令，执行一条目标语言的简单语句，例如：

: perl print $^V
: perl print 'Hello world!'
: lua print('Hello world!')
: python print 'Hello world!'
: python3 print 'Hello world!'

其中第一条语句是打印 if_perl 接口使用的 perl 版本，其后就是使用不同语句打印喜闻乐见的 Hello world! 了。

语言名如 :perl 也就是相应语言接口的最基本接口命令了，可见它们保持着高度的一致性，vim 调用相应的语言解释器执行其参数所代表的代码段，所不同的只是各语言的语法文法了。下面，如无特殊情况，为行文精简，就基本只以 if_perl 为例说明了。

基本命令 :perl 只适合在命令行执行简短的一行 perl 语句（当然，对于 perl 语言，单行语句也可以很强大）。如果要执行一大块 perl 语句，短合在脚本中用 here 文档语法，即 VimL 也像许多语言一样支持 << EOF 标记：

perl << EOF
print $^V; # 打印版本号
print "$_\n" for @INC; # 打印所有模块搜索路径
print "$_ = $ENV{$_}" for sort keys %ENV; # 打印所有环境变量
EOF

EOF 只是约定俗成的标记，其实可以是任意字符串标记，甚至可以省略默认就是单个点 . 号。Vim 会从下一行开始读入，直到匹配某行只包含 EOF 标记，将这块内容（长串字符串）送给 :perl 命令作为参数。换用其他标记的理由，一般是内容本身包含 EOF 避免误解。

不过良好的实践，不推荐将 perl << EOF 裸写在某个 *.vim 脚本文件中，而应该封装在一个 VimL 函数中，最好再用 if has 判断保护，如：

function! PerlFunc()
    if has('perl')
        perl << EOF
        print $^V;
        print "$_\n" for @INC;
        print "$_ = $ENV{$_}" for sort keys %ENV;
EOF
    endif
endfunction

注意：EOF 不能缩进，只能顶格写，即整行只能有 EOF 才表示 here 文档结束。这样封装之后，更能提高代码的健壮性与兼容性。然后就可按普通 VimL 函数一样调用了 :call PerlFunc() 。

当然，每次都写 if has 判断可能有点繁琐，那么可以将这个判断保护提升到更大的范围内，如：

if has('perl')

function! PerlFunc1()
    perl code;
endfunction

function! PerlFunc2()
    perl code;
endfunction

endif

或者将所有利用到语言接口的代码收集到一个脚本，然后在最开始判断：

if !has('perl')
    finish
endif

在 if_lua 或 if_python 接口中，还提供执行整个独立的 *.lua 或 *.py 脚本文件的命令，如下：

:luafile script.lua
:pyfile script.py

但是比较奇怪，if_perl 并没有类似的 :perlfile 命令，要实现类似功能，可能用 :perl require "script.pl" 命令，并且要注意 perl 的模块搜索路径问题。而在 :luafile 或 :pyfile 命令中，查寻命令行中提供的脚本文件，还是 vim 的工作，取决于 vim 的搜索路径。

另外一个很有用的命令是 :perldo ，它会遍历指定当前 buffer 范围的每一行（默认是 1,$ ），将 perl 的默认变量 $_ 设为遍历到的那行文本（不包括回车换行符），如果 :perldo 命令参数的代码段修改了 $_ ，它就会替换“当前”行文本。例如：

:perldo s/regexp/replace/g
:%s/regexp/replace/g

上面两行语句其实是一样的意义，都是执行全文正则替换，只不过第一行 :perldo 采用 perl 风格的正则语法，它实际执行的是 perl 语句；第二行 :%s 就是执行 VimL 自己的正则替换。如果你想体会 perl 正则与 VimL 正则有什么异同，或对 perl 正则比较熟悉，觉得某些情况下用 perl 正则更舒服，就可以用 :perldo s 代替 %s 试试。

当然，:perldo 所能做的事情远不只 s 替换，s 在 perl 语言中只是一个操作符。perl 语言的单行语句非常强大，尤其是支持后置 if/for/while 的条件判断或循环，这就取决于用户的 perl 语言造诣了。

不过 :perldo 命令，与上一节介绍的过滤器机制略有不同，尝试用它实现给文本行编号的功能，最初的想法可能是：

:perldo $_ = "$. $_"

但这不能达到要求，$. 在 :perldo 遍历的每一行中都输出 0 ，这说明 perl 并没有把文本行当前标准输入（或其他输入文件）处理，并没有给 $. 变量自动赋值。改成如下语句能达到编号需求：

:perldo $_ = ++$i . " $_"

看起来有点像 perl 的黑魔法，其实不过是借助了一个变量 $i ，未定义变量当作数字用时被初始化 0 ，然后也支持像 C 语言的前置 ++i 语法，然后又将该数字通过点号 . 与一个字符串连接，代表行号的数字自动转化为字符串。这样创建使用的 $i 将是 perl 的全局变量，在执行完这条语句后，可以再用如下语句：

:perl print $i

查看 $i 的值，可见它仍保留着最后累加到的行号值。如果再次执行上面的 :perldo 语句对文本行编号，那起始编号就不对了。需要手动 :perl $i = 0 重置编号。但这也正意味着，如果要求编号从任意值开始，上述 :perldo 语句就很容易适应。

在 lua 或 python 语言接口中，也有类似 :perldo 的命令。但是它们没有类似 $_ 默认变量的机制，:luado 与 :pydo 实际是在循环中为每行隐含调用一个函数，传入 line 与 linenr 参数代表“当前”行文本与行号，然后在参数的代码段中可以利用这两个参数进行操作，并可用 return 返回一个字符串，取代“当前”行。在写法上没 perl 那么简洁，而且在单行语句中不像函数的地方使用 return 也多少有点违和与出戏感。

9.2.4 目标语言访问 VIM

显然，如果使用一种语言接口，只是换一门语言自嗨诸如打印 Hello world 这种是没有前途的。决定使用一种语言接口时，总是期望能利用那种语言更强大的能力，如更快的运算速率或更丰富的标准库三方库功能，完成一系列数据与业务逻辑处理后，最终还是要通过某种形式反馈到 vim ，对 vim 有所影响才是。

为此，if_lua 与 if_python 都提供了专门的 vim 模块，在目标语言中将 vim 视为一个逻辑对象，可从那语言代码中直接访问、控制 vim ，如设置 vim 内 buffer 的文本，执行 vim 的 Ex 命令等。if_perl 也提供类似的模块，名叫 VIM，使用语法与常规点号调用方法不同而已，perl 使用 :: 与 -> 符号。

以 if_perl 为为例，其 VIM 模块提供了如下实用接口：

VIM::DoCommand({cmd}) 从 perl 代码中执行 vim 的 Ex 命令；
VIM::SetOption({arg}) 设置 vim 的选项，相当于执行 :set 命令；
VIM::Msg({msg}, {group}?) 显示消息，相当于 :echo ，但可以指定高亮颜色；
VIM::Eval({expr}) 在 perl 代码中计算一个 vim 的表达式；
VIM::Buffers([{bn}...]) 返回 vim 的 buffer 列表或个数；
VIM::Windows([{wn}...]) 返回 vim 的窗口表表或个数。

其中，前三个接口方法只是执行 vim 的命令，perl 代码中不再关注其返回值。后三个方法是计算与 vim 相关的表达式，需要获得并利用其返回值。而 perl 语言的表达式是有上下文件语境的概念的。

VIM::Eval() 方法在标量环境中获得一个 vim 表达式的值，并转化为 perl 的一个标量值。所谓 vim 表达式，比如 @x 表示 vim 寄存器 x 的内容，&x 表示 vim 的 x 的选项值。当然简单的 1+2 也是 vim 的表达式，但这种平凡的表达式直接在 perl 代码中求值也是一样的意义，没必要使用 VIM::Eval() 了。Vim 中的环境变量 $X 也与 perl 中 $ENV{X} 等值。 perl 的标量值具体地讲就是数字或字符串。但如果该方法在列表语境中求值，则结果也是一个列表，特别地是二元列表：

($success, $value) = VIM::Eval(...);
@result = VIM::Eval(...);
if($result[0]) { make_use_of $result[1] };

返回结果的第一个值表示 Eval 求值是否成功，毕竟参数给定的 vim 表达式有可能非法，如果成功，第二值才是实际可靠的求值结果。如果确信求值有意义，可直接用标量变量接收 VIM::Eval() 的返回值，那就是求值结果，可简化写法，省略成功与否的判断。

VIM::Buffers() 与 VIM::Windows() 的上下文语境就更易理解了，它符合 perl 的上下文习惯：本来是数组的变量，在标量上下文表示数组的大小。所以不带参数的 VIM::Buffers() 返回所有 buffer 的列表，或在标量语境下返回 buffer 数量。如果提供参数（可以一个或多个），就根据参数筛选 buffer 列表。如果想获取某个特定的 buffer，也得通过在列表结果中取索引，例如：

$mybuf = (VIM::Buffers('file.name'))[0]

你得保证 file.name 至少匹配一个 buffer，否则返回空列表，再对空列表取索引 [0] 是未定义的值。而且一般建议参数给精确，能且只能匹配一个 buffer ，否则如果匹配多个，按 vim 的 bufname() 函数的行为，在歧义时也返回空。如果给的参数是表示 buffer 编号的数字，一般能保证唯一，只要是有效的 buffer 编号。给这个方法传多个参数时，就返回相应参数个数的 buffer 列表，例如：

@buf = VIM::Buffers(1, 3, 4, 'file.name', 'file2.name')

就将取得一系列指定的 buffer 对象，存入于 @buf 数组中。

一旦获得 buffer 对象，就可以用对象的方法，操作它所代表的相应的 vim buffer：

Buffer->Name() 获得 buffer 的文件名；
Buffer->Number() 获得 buffer 编号；
Buffer->Count() 获得 buffer 的文本行数；
Buffer->Get({lnum}, {lnum}?, ...) 获取 buffer 内的一行或多行文本；
Buffer->Delete({lnum}, {lnum}?) 删除一行或一个范围内的所有行；
Buffer->Append({lnum}, {line}, {line}?, ...) 添加一行多多行文本；
Buffer->Set({lnum}, {line}, {line}?, ...) 替换一行或多行文本；

Window 对象也有自己的方法，请查阅相应文档，这里就不再罗列了。此外，还提供两个全局变量用于操作当前 buffer 与当前窗口：

$main:curbuf 表示当前 buffer ；
$main:curwin 表示当前窗口。

由于 :perl 命令执行的 perl 代码，就默认在 main 的命名空间（包）内，所以一般情况下可简写为 $curbuf 与 $curwin 。